液氮循环致裂煤体孔隙结构演化特征及增透机制研究

发布时间：2024-05-25 12:32

　　中国高瓦斯煤层具有地质构造复杂、微孔隙、瓦斯高吸附、低渗透性的特点,瓦斯抽采困难,煤层渗透率成为制约瓦斯抽采的主要瓶颈。随着煤层增透技术开发研究,许多无水化致裂增透措施得到应用并取得了广泛关注,其特点都是用非水物质作为煤层致裂增透介质。尤其是在一些水资源匮乏地区更为迫切。基于冻融侵蚀现象和水冰相变的膨胀性,本文提出一种液氮循环注入致裂煤层抽采煤层气的方法。煤体在水-冰相变冻胀力、液氮气化膨胀力以及低温液氮对煤体的损伤共同作用下,促使宏观裂隙和微观裂隙扩展联通,构成裂隙网,增加煤层透气性。本文立足于研究液氮循环致裂煤体孔隙结构演化及其致裂增透机制,利用实验室实验、理论分析和数值模拟等手段,搭建了液氮致裂增透实验测试系统,基于弛豫谱分析技术和扫描电镜技术,实现了液氮致裂过程中煤体孔隙分布精细量化表征;获得了液氮注入参量与煤体破裂特征参量之间的关系;揭示了液氮致裂过程中煤体宏观-微观裂隙空间扩展、连通规律及液氮致裂增透机制;证明了液氮致裂煤层改善煤体孔隙结构的可行性,探究了液氮致裂煤体的致裂机制并提出了液氮致裂煤体抽采煤层气的应用思路。获得以下主要结论:1)随着液氮致裂时间的增加,煤体中各尺...

【文章页数】：170 页

【学位级别】：博士

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图6-6循环液氮注射致裂增透煤层抽采煤层气潜在应用方案示意图

图6-6循环液氮注射致裂增透煤层抽采煤层气潜在应用方案示意图Figure6-6Aschematicdiagramofthepotentialapplicationofacyclicliquidnitrogeninjectionfortheextra....

本文编号：3982116